高中生物选修3基础知识点总结

1 1 高中生物选修高中生物选修 3 3 基础知识总结基础知识总结 专题一专题一 基因工程基因工程 原理 基因重组基因重组 基因工程的概念 基因工程是指按照人们的愿望 进行严格的设计 通过体外体外 DNADNA 重组和转基因技重组和转基因技 术 术 赋予生物以新的遗传特性新的遗传特性 创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品更符合人们需要的新的生物类型和生物产品 基因工程 是在 DNADNA 分子水平分子水平上进行设计和施工的 又叫做 DNADNA 重组技术重组技术 定向改造生物的遗传性状 一 基因工程的基本工具 1 分子手术刀 限制性核酸内切酶 限制酶 限制性核酸内切酶 限制酶 1 来源 主要是从原核生物原核生物中分离纯化出来的 2 功能 能够识别双链 DNA 分子的某种特定特定的核苷酸序列 回文序列 并且使每一条链中特定特定 部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键磷酸二酯键断开 因此具有专一专一性 注意 酯 的写法 3 结果 经限制酶切割产生的 DNA 片段末端通常有两种形式 黏性末端黏性末端和平末端平末端 2 分子缝合针 DNADNA 连接酶连接酶 1 两种 DNA 连接酶 E coliDNA 连接酶和 T4DNA 连接酶 的比较 相同点 都缝合磷酸二酯键 区别 E coliDNA 连接酶来源于大肠大肠 杆菌杆菌 只能将双链 DNA 片段互补 的黏性末端黏性末端之间的磷酸二酯键连 接起来 而 T4DNA 连接酶来源于 T T4 4噬菌体噬菌体 能缝合两种末端两种末端 但 连接平末端的之间的效率较低低 2 DNA 聚合酶 RNA 聚合酶和 DNA 连接酶的比较 3 分子运输车 载体载体 1 载体具备的条件 能在受体细胞中复制并稳定保存 具有一至多个限制酶切点 供外源 DNA 片段插入 具有标记基因 供重组 DNA 的鉴定和选择 安全无毒 大小合适 2 最常用的载体是质粒 它是一种裸露的 结构简单的 独立于细菌染色体之外 并具有自我复制 能力的双链环状 DNA 分子 3 其它载体 噬菌体的衍生物 动植物病毒 二 基因工程的基本操作程序 第一步 目的基因的获取目的基因的获取 1 目的基因是指 编码蛋白质的结构基因编码蛋白质的结构基因 或或 具有调控作用的因子具有调控作用的因子 2 目的基因的获取有三种方法 从基因文库中获取 从基因文库中获取 PCRPCR 扩增目的基因 人工化学法合成扩增目的基因 人工化学法合成 3 PCR 技术扩增目的基因 1 原理 DNADNA 复制复制 2 过程 第一步 加热至 90 95 DNADNA 解链解链 第二步 冷却到 55 60 引物结合到互补引物结合到互补 DNADNA 链链 第三步 加热至 70 75 热稳定热稳定 DNADNA 聚合酶 聚合酶 TaqTaq 酶 从引物起始互补链的合成酶 从引物起始互补链的合成 3 条件 模板 耐高温的模板 耐高温的 DNADNA 聚合酶 聚合酶 TaqTaq 酶 引物 脱氧核苷酸 精确的温度控制 能量酶 引物 脱氧核苷酸 精确的温度控制 能量 第二步 基因表达载体的构建基因表达载体的构建 1 目的 使目的基因在受体细胞中稳定存在稳定存在 并且可以遗传至下一代遗传至下一代 使目的基因能够表达和发挥作表达和发挥作 用用 2 组成 目的基因目的基因 启动子启动子 终止子终止子 标记基因 标记基因 复制原点 复制原点 1 启动子 启动目的基因的转录 是一段有特殊结构的 DNADNA 片段片段 位于基因的首端首端 是 RNARNA 聚合聚合 酶酶识别和结合的部位 能驱动基因转录出转录出 mRNAmRNA 最终获得所需的蛋白质 2 终止子 终止目的基因的转录 也是一段有特殊结构的 DNADNA 片段片段 位于基因的尾端尾端 3 标记基因的作用 是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因 从而将含有目的基因的细胞筛选 出来 常用的标记基因是抗生素基因抗生素基因 第三步 将目的基因导入受体细胞将目的基因导入受体细胞 1 转化的概念 是目的基因进入受体细胞内 并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程 是目的基因进入受体细胞内 并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程 2 常用的转化方法 将目的基因导入植物细胞 采用最多的方法是 农杆菌转化法农杆菌转化法 其次还有 基因枪法基因枪法 花粉管通道法花粉管通道法 将目的基因导入动物细胞 最常用的方法是 显微注射技术显微注射技术 此方法的受体细胞多是 受精卵受精卵 将目的基因导入微生物细胞 CaCa2 2 转化法 转化法 注意 注意 将目的基因导入受体细胞 目前已开发出来的方法有很多种 每种方法都有利弊 适合于 不同的受体细胞 究竟选用哪种方法 要根据具体情况而定 以上介绍的几种方法 在导入受体细胞之前 都必须进行目的基因表达载体的构建 也就 是说导入受体细胞的必须是重组 DNA 分子 而不能直接导入目的基因 第四步 目的基因的检测和表达目的基因的检测和表达 1 首先要检测 转基因生物的染色体转基因生物的染色体 DNADNA 上是否插入了目的基因上是否插入了目的基因 方法是采用 DNADNA 分子杂交技术分子杂交技术 基因工程的别名基因工程的别名 基因拼接技术或 DNA 重组技术 操作环境操作环境 生物体外 操作对象操作对象 基因 操作水平操作水平 DNA 分子水平 基本过程基本过程 剪切 拼接 导入 表达 实质实质 基因重组 结果结果 人类需要的基因产物 定向的 2 2 2 其次还要检测 目的基因是否转录出了目的基因是否转录出了 mRNAmRNA 方法是采用 用标记的目的基因作探针与用标记的目的基因作探针与 mRNAmRNA 杂交 杂交 即分子杂交技术即分子杂交技术 3 最后检测 目的基因是否翻译成蛋白质目的基因是否翻译成蛋白质 方法是从转基因生物中提取 蛋白质蛋白质 用相应的 抗体抗体进行 抗原 抗体杂交抗原 抗体杂交 4 有时还需进行 个体生物学水平个体生物学水平的鉴定 进行抗虫抗病的接种试验抗虫抗病的接种试验观察植物是否出现抗虫抗病性状 三 基因工程的应用 一 植物基因工程硕果累累 1 抗虫转基因植物 2 抗病转基因植物 3 抗逆转基因植物 针对盐碱 干旱 低温 涝害等不利环境条件而培育的抗盐碱 耐旱 耐寒 抗涝 4 利用转基因改良植物的品质 主要成果基因转移方法 转基因高赖氨酸玉米将富含赖氨酸的蛋白质编码基因导入玉米细胞中表达成功 转基因延熟番茄将控制番茄果实成熟的基因导入番茄 转基因矮牵牛将与植物花青素代谢有关的基因导入矮牵牛 转基因烟草苗将萤火虫的发光基因导入烟草 二 动物基因工程前景广阔 动物基因工程在动物品种改良 建立生物反应器 器官移植等很多方面显示了广阔的应用前景 1 用于提高动物生长速度 将外源生长激素基因导入动物体内 在其体内合成大量生长激素 2 用于改善畜产品的品质 3 用转基因动物生产药物 乳腺 房 生物反应器 用基因工程技术实现动物乳腺生物反应器的操作过程与转基因动物操 作过程相同 为了使目标产品在奶中形成 需要使用乳腺组织中特异表达的启动子 要在编码 目的蛋白质的基因序列前加上乳腺组织中特异表达的启动子构建成表达载体 操作过程大致归纳为 获取目的基因 例如血清白蛋白基因 构建基因表达载体 在血清白蛋 白基因前加特异表达的启动子 显微注射导入哺乳动物受精卵中 形成胚胎 将胚胎送入母体 动物 发育成转基因动物 只有在产下的雌性个体中 转入的基因才能表达 4 用转基因动物作器官移植的供体 三 基因工程药物 主要是微生物 基因工程药物种类 细胞因子 抗体 疫苗 激素等 原理 用基因工程的方法 使外源基因在工程菌细胞内高效表达 用 DNA 重组技术生产的人类蛋白药物种类 部分 四 基因治疗 1 体外基因治疗 2 体内基因治疗 基因治疗是把正常基因导入病人体内 使该基因的表达产物发挥功能 从而达到治疗疾病的目的 这是治疗遗传病的最有效的手段 总结总结 动物基因工程动物基因工程的受体细胞是受精卵或胚胎干细胞受精卵或胚胎干细胞 因为只有受精卵或胚胎干细胞接受目的基因 后才能发育成具有新性状的动物个体 植物细胞工程植物细胞工程的受体细胞可以是受精卵受精卵也可以是其他的体细胞体细胞 四 蛋白质工程 蛋白质工程的基本原理 它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构 又称为第二代的基因工程 基本途径 从预期的蛋白质功能出发 设计预期的蛋白质结构 推测应有的氨基酸序列 找到 相对应的脱氧核苷酸序列 基因 以上是蛋白质工程特有的途径 以下按照基因工程的一般步以上是蛋白质工程特有的途径 以下按照基因工程的一般步 骤进行 骤进行 注意 目的基因只能用人工合成的方法 注意 目的基因只能用人工合成的方法 设计中的困难 如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列设计中的困难 如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列 1 基因工程和蛋白质工程的比较 基因工程基因工程蛋白质工程蛋白质工程 相同相同 均是基因工程 蛋白质工程是第二代基因工程 概念概念 P1 P27 黑体字 目的目的获得自然界中已存在的蛋白质 获得自然界中不存在的蛋白质 不同不同 基本途径基本途径 遵循中心法则先中心法则的逆推 再遵循中心法则 注意 注意 蛋白质的工程的重点在于对已存在的蛋白质进行分子改造 改造的对象是编码蛋白质的 DNA 序列 对基因进行改造的蛋白质可以遗传下去 而直接改造蛋白质却不能遗传 专题二专题二 细胞工程细胞工程 一 植物细胞工程 一 植物细胞工程 1 理论基础 原理 植物细胞全能性植物细胞全能性 2 植物组织培养技术植物组织培养技术 1 过程 离体离体的植物器官 组织或细胞 愈伤组织愈伤组织 试管苗 植物体 2 用途 微型繁殖 作物脱毒 制造人工种子 单倍体育种 细胞产物的工厂化生产微型繁殖 作物脱毒 制造人工种子 单倍体育种 细胞产物的工厂化生产 A 植物繁殖 微型繁殖 可以高效快速地实现种苗的大量繁殖 作物脱毒 采用茎尖茎尖组织培养来除去病毒 因为植物分生区附近的病毒极少或没有 人工种子 以植物组织培养得到的胚状体 不定芽 顶芽和腋芽等为材料 经人工薄膜包装得到的 种子 优点 完全保持优良品种的遗传特性 不受季节的限制 方便储藏和运输 B 作物新品种培育 单倍体育种 a 过程 植株 AaBb 通过减数分裂得到花粉 AB Ab aB ab 四种类型 对花粉进行花药离体培花药离体培 养 技术是植物组织培养 养 技术是植物组织培养 得到单倍体植株单倍体植株 对其幼苗时期进行秋水仙素秋水仙素处理 得到了正 3 3 常的纯合二倍体植株 AABB AAbb aaBB aabb 四种类型 优点 明显缩短育种年限明显缩短育种年限 C 突变体利用 在组织培养中会出现突变体 通过从有用的突变体中选育出新品种 如筛选抗病 抗盐 含高蛋白的突变体 植物组织培养过程容易出现突变体 D 细胞产物的生产 通过能够产生对人们有利的产物的细胞进行组织培养 从而让它们能够产生大 量的细胞产物 3 地位 是培育转基因植物转基因植物 植物体细胞杂交植物体细胞杂交培育植物新品种的最后一道工序 3 植物体细胞杂交技术 1 过程 去除细胞壁获得原生质体 原生质体融合 杂种细胞 杂种细胞的筛选 杂种细胞再生 出细胞壁 植物组织培养 2 诱导融合的方法 物理法包括离心 振动 电激离心 振动 电激 等 化学法是用聚乙二醇 聚乙二醇 PEGPEG 作为诱导 剂 3 意义 克服了远缘杂交不亲和的障碍 克服了远缘杂交不亲和的障碍 4 注意 脱分化起点 脱分化起点 离体的植物器官 组织 细胞 花粉 终点 终点 愈伤组织 再分化起点 再分化起点 愈伤组织 脱分化避光的原因 脱分化避光的原因 有利于产生愈伤组织 再分化需光的原因 再分化需光的原因 有利于进行细胞分化和有机物的生成 植物体细胞杂交完成的标志 植物体细胞杂交完成的标志 形成新的细胞壁 高尔基体 植物体细胞杂交的意义 植物体细胞杂交的意义 克服远缘杂交不亲和的障碍 二 动物细胞工程 二 动物细胞工程 1 1 动物细胞培养动物细胞培养 1 概念 动物细胞培养就是从动物机体中取出相关的组织组织 将它分散成单个细胞单个细胞 然后放在适宜 的培养基培养基中 让这些细胞生长和繁殖生长和繁殖 2 动物细胞培养的流程 取动物组织块 动物胚胎或幼龄动物的器官或组织动物胚胎或幼龄动物的器官或组织 剪碎 用胰蛋白胰蛋白 酶或胶原蛋白酶酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞单个细胞 制成细胞悬液细胞悬液 转入培养瓶中进行原代原代培养 贴满瓶壁 的细胞重新用胰蛋白酶或胶原蛋白酶处理分散成单个细胞 继续传代传代培养 3 细胞贴壁和接触抑制 悬液中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上贴附在瓶壁上 称为细胞贴壁细胞贴壁 细胞数目不断 增多 当贴壁细胞分裂生长到表面相互接触时 细胞就会停止分裂增殖 这种现象称为细胞的细胞的 接触抑制接触抑制 4 动物细胞培养需要满足以下条件 无菌 无毒的环境无菌 无毒的环境 培养液 培养环境应进行无菌无菌处理 通常还要在培养液中添加一定量的抗抗 生素生素 以防培养过程中污染 此外 应定期更换培养液定期更换培养液 防止代谢产物积累对细胞自身造成危 害 营养营养 合成培养基成分 糖 氨基酸 促生长因子 无机盐 微量元素等 通常需加入血清 血清 血浆血浆等天然成分 温度温度 适宜温度 哺乳动物多是 36 5 36 5 0 5 0 5 pH 7 27 2 7 47 4 气体环境气体环境 95 空气空气 5 COCO2 2 O2是细胞代谢细胞代谢所必需的 CO2的主要作用是维持培养液的维持培养液的 pHpH 5 动物细胞培养技术的应用 制备病毒疫苗 制备单克隆抗体 检测有毒物质 培养医学研究的制备病毒疫苗 制备单克隆抗体 检测有毒物质 培养医学研究的 各种细胞 各种细胞 2 动物体细胞核移植技术和克隆动物动物体细胞核移植技术和克隆动物 1 哺乳动物核移植可以分为胚胎细胞胚胎细胞核移植核移植 比较容易 和体细胞核移植体细胞核移植 比较难 2 受体选用减数第二次分裂中期去核卵减数第二次分裂中期去核卵 母母 细胞细胞的原因 卵 母 细胞比较大 容易操作比较大 容易操作 细胞质细胞质 多 营养丰富 含有促进细胞核全能性表达的物质多 营养丰富 含有促进细胞核全能性表达的物质 3 体细胞核移植的大致过程是 高产奶牛 提供体细胞 进行细胞培养细胞培养 同时采集卵母细胞 在体外培养到减二分裂中期的卵母减二分裂中期的卵母 细胞细胞 去核 显微操作 将供体细胞注入去核卵母细胞 通过电刺激使两细胞融合 供体核进 入受体卵母细胞 重组细胞在物理或化学方法刺激下 完成细胞分裂和发育 构建重组胚胎 将 胚胎移入受体 代孕 母牛体内 生出与供体奶牛遗传基因相同的犊牛 4 体细胞核移植技术的应用 加速家畜遗传改良进程 促进良畜群繁育 保护濒危物种 增大存活数量 生产珍贵的医用蛋白 作为异种移植的供体 用于组织器官的移植等 5 体细胞核移植技术存在的问题 克隆动物存在着健康问题 表现出遗传和生理缺陷等 3 3 动物细胞融合动物细胞融合 1 动物细胞融合也称细胞杂交细胞杂交 是指两个或多个动物细胞结合形成一个细胞的过程 融合后形成 的具有原来两个或多个两个或多个细胞遗传信息的单核细胞 称为杂交细胞杂交细胞 2 动物细胞融合与植物原生质体融合的原理基本相同 诱导动物细胞融合的方法与植物原生质体 融合的方法类似 常用的诱导因素有聚乙二醇 灭活的病毒 电激聚乙二醇 灭活的病毒 电激等 3 动物细胞融合的意义 克服了远缘杂交的不亲和性 成为研究细胞遗传 细胞免疫 肿瘤和生 物生物新品种培育的重要手段 4 4 单克隆抗体单克隆抗体 1 抗体 一个 B 淋巴细胞只分泌一种特异性抗体特异性抗体 2 单克隆抗体的制备过程 对免疫小鼠注射特定的抗原蛋白注射特定的抗原蛋白 目的使小鼠产生浆细胞目的使小鼠产生浆细胞 提取 B 淋巴细胞 同时用动物细 胞培养的方法培养骨髓瘤细胞并提取 促使它们细胞融合 注 融合的结果是有很多不符合要求注 融合的结果是有很多不符合要求 的 如有的 如有 2 2 个个 B B 淋巴细胞融合的细胞等 所以要进行筛选淋巴细胞融合的细胞等 所以要进行筛选 在特定的选择培养基上筛选出融合 的杂种细胞杂种细胞 然后对它进行克隆化培养和抗体检测克隆化培养和抗体检测 筛选出能够分泌所需抗体的杂交瘤细胞筛选出能够分泌所需抗体的杂交瘤细胞 最后将杂交瘤细胞在体外做大规模培养或注射入小鼠腹腔内增殖 从细胞培养液或小鼠腹水细胞培养液或小鼠腹水中 可得到大量的单克隆抗体 总结 总结 1 1 3 3 2 2 3 3 1 1 注射特定抗原 在脾脏中提取被免疫的 注射特定抗原 在脾脏中提取被免疫的 B B 淋巴细胞 淋巴细胞 3 3 在考虑细胞两两融合的情况下 有三种杂交细胞 其中只有一种是杂交瘤细胞 在考虑细胞两两融合的情况下 有三种杂交细胞 其中只有一种是杂交瘤细胞 2 2 两次筛选 两次筛选 在选择培养基上筛选出杂交瘤细胞在选择培养基上筛选出杂交瘤细胞 进行多次抗体检测筛选进行多次抗体检测筛选 筛选出能产生专一抗体的杂交瘤细胞 筛选出能产生专一抗体的杂交瘤细胞 3 3 三次培养 三次培养 在选择培养基上筛选时 即是培养的过程在选择培养基上筛选时 即是培养的过程 在进行多次抗体检测之前都需要在进行多次抗体检测之前都需要 克隆化培养克隆化培养 筛选好的杂交瘤细胞进行体内或体外大规模培养 筛选好的杂交瘤细胞进行体内或体外大规模培养 3 杂交瘤细胞的特点 既能大量繁殖繁殖 又能产生专一的抗体专一的抗体 4 单克隆抗体的优点 特异性强 灵敏度高 并能大量制备特异性强 灵敏度高 并能大量制备 5 单克隆抗体的作用 作为诊断试剂 准确识别各种抗原物质的细微差异 并跟一定抗原发生特 异性结合 具有准确 高效 简易 快速的优点 用于治疗疾病和运载药物 主要用于治疗癌 症治疗 可制成 生物导弹 利用抗原抗体特异性结合 也有少量用于治疗其它疾病 五 动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较 五 动物细胞融合与植物体细胞杂交的比较 4 4 细胞工程植物体细胞杂交动物细胞融合 理论基础细胞的全能性 细胞膜的流动性细胞增殖 细胞膜的流动性 融合前处理酶解法去除细胞壁 纤维素酶 果胶酶 胰蛋白酶处理 分散成单个细胞 诱导手段物理法 离心 振动 电激 化学法 聚乙二醇 PEG 物理法 离心 振动 电激 化学法 聚乙二醇 生物法 灭活的病毒 灭活的仙台病 毒 诱导过程 第一步 原生质体的制备 酶解法 第二步 原生质体融合 物 化法 第三步 杂种细胞的筛选和培养 第四步 杂种植株的诱导与鉴定 正常小鼠免疫处理 动物细胞的融合 物 化 生法 杂交瘤细胞的筛选与培养 专一抗体检验阳性细胞培养 单克隆抗体的提纯 用途和意义 克服远缘杂交的不亲和障碍 大大扩展 杂交的亲本组合范围 应用 白菜 甘蓝等杂种植株 1 制备单克隆抗体 2 诊断 治疗 预防疾病 例如 生物导弹 治疗癌症 拓展提升 拓展提升 1 1 在植物组织培养过程中 为什么强调要无菌操作 在植物组织培养过程中 为什么强调要无菌操作 污染后产生的杂菌会与培养物争夺养料 杂菌在生长过程中会产生对培养物有害的物质 2 2 植物组织培养过程中哪一阶段需要光或不需要光 植物组织培养过程中哪一阶段需要光或不需要光 脱分化 不需要光 再分化 需要光 叶绿体 分化培养基 3 3 为什么选择胡萝卜含有形成层的部分为什么选择胡萝卜含有形成层的部分 因为这部分分裂比较旺盛 容易诱导形成愈伤组织 4 4 植物体细胞杂交过程中细胞融合完成及培养完成的标志分别是什么 植物体细胞杂交过程中细胞融合完成及培养完成的标志分别是什么 融合完成 产生新的细胞壁 培养完成 产生杂种植株 5 5 植物体细胞杂交的原理是什么 植物体细胞杂交的原理是什么 细胞膜具有一定的流动性 植物细胞的全能性 6 6 植物体细胞杂交的结果及意义 优点 植物体细胞杂交的结果及意义 优点 结果 产生杂种植株 意义 克服远缘杂交不亲和的障碍 7 7 动物细胞培养的原理及选取的材料是什么 动物细胞培养的原理及选取的材料是什么 原理 有丝分裂 材料 动物胚胎 幼龄动物的组织 器官或细胞 8 8 细胞贴壁对培养瓶的要求是什么 细胞接触抑制 细胞贴壁对培养瓶的要求是什么 细胞接触抑制 培养瓶或培养皿的内表面光滑 无毒 易于贴附 9 9 动物细胞培养的条件有哪些 动物细胞培养的条件有哪些 无菌 无毒的环境 营养条件 培养基成分 温度和 PH 气体环境 CO2的作用 10 10 动物细胞核移植选用的受体细胞及得到动物的名称 动物细胞核移植选用的受体细胞及得到动物的名称 受体细胞 减数第二次分裂中期的次级卵母细胞 动物的名称 克隆动物 11 11 动物细胞核移植得到的动物的性状与亲代的性状是否完全一致 为什么 动物细胞核移植得到的动物的性状与亲代的性状是否完全一致 为什么 不完全一致 因为大部分性状与供体性状相同 一部分性状与受体性状相同 细胞质基因控制的性 状 12 12 用于核移植的供体细胞为什么都选用传代用于核移植的供体细胞为什么都选用传代 1010 代以内的细胞 代以内的细胞 10 代以内的细胞能保持正常的二倍体核型 13 13 诱导植物体细胞杂交与动物细胞融合方法的区别 诱导植物体细胞杂交与动物细胞融合方法的区别 植物 植物 物理法 离心 振动 电激 化学法 聚乙二醇 动物 动物 物理法 电激 化学法 聚乙二醇 生物法 灭活的病毒 14 14 细胞融合的优点及应用细胞融合的优点及应用 优点 克服远缘杂交不亲和的障碍 应用 制备单克隆抗体 最主要的应用 15 15 细胞工程技术细胞工程技术 专题三胚胎工程基础知识总结专题三胚胎工程基础知识总结 一 动物胚胎发育的基本过程 一 动物胚胎发育的基本过程 1 胚胎工程是指对动物早期胚胎或配子早期胚胎或配子所进行的多种显微操作和处理技术 如胚胎移植 体外受精 胚胎移植 体外受精 胚胎分割 胚胎干细胞培养胚胎分割 胚胎干细胞培养等技术 经过处理后获得的胚胎胚胎 还需移植到雌性动物体内雌性动物体内生产后代 以满足人类的各种需求 胚胎发育 胚胎发育 受精场所是母体的输卵管输卵管 卵裂期 特点 细胞有丝有丝分裂 细胞数量不断增加 但胚胎的总体体积并不增加 或略有减小并不增加 或略有减小 桑椹胚 特点 胚胎细胞数目达到 32 个左右时 胚胎形成致密的细胞团 形似桑椹 之前所之前所 有细胞都属全能细胞有细胞都属全能细胞 原理原理应用技术应用技术 植物体细胞杂交植物体细胞杂交细胞膜的流动性 细胞全能性细胞融合 植物组织培养 动物细胞培养动物细胞培养 细胞的增殖 动物细胞核移植动物细胞核移植 细胞核的全能性动物细胞培养 显微注射 胚胎移植 生产单克隆抗体生产单克隆抗体细胞膜的流动性 细胞增殖动物细胞融合 动物细胞培养 5 5 囊胚 特点 细胞开始出现开始出现分化分化 该时期细胞的全能性仍比较高 聚集在胚胎一端个体较大个体较大 的细胞称为内细胞团内细胞团 将来发育成胎儿的各种组织 滋养层细胞将来发育成胎膜和胎盘胎膜和胎盘 中间的空腔称为囊胚腔囊胚腔 注 囊胚的扩大会导致透明带的破裂 胚胎伸展出来 这一过程叫 孵化孵化 原肠胚 特点 内细胞团表层形成外胚层 下方细胞形成内胚层 由内胚层包围的囊腔叫原肠 腔 细胞分化在胚胎期达到最大限度细胞分化在胚胎期达到最大限度 细胞分化的最关键时期细胞分化的最关键时期 二 胚胎工程的应用 二 胚胎工程的应用 1 体外受精和胚胎的早期培养 体外受精属有性生殖过程属有性生殖过程 1 卵母细胞的采集和培养 主要方法 用促性腺激素促性腺激素处理 使其排出更多的卵子 超数排卵处理 然后 从输卵管输卵管中冲取卵子 直接与获能的精子在体外受精 第二种方法 从刚屠宰母畜的卵巢屠宰母畜的卵巢 中采集卵母细胞 第三种方法是借助超声波探测仪 腹腔镜等直接从活体动物的卵巢活体动物的卵巢中吸取卵母 细胞 采集的卵母细胞 都要在体外经人工培养成熟人工培养成熟后 才能与获能的精子受精 2 精子的采集和获能 采集方法 假阴道法 手握法 电刺激法 在体外受精前 要对精子进行获能获能处理 培养法 获能溶液中 化学诱导法 一定浓度的肝素或钙离子载体 A23187 3 受精 获能的精子和培养成熟的卵细胞在获能获能溶液溶液或专用的受精专用的受精溶液中完成受精过程 精子和卵 子一般要放在培养液小滴培养液小滴中完成受精 4 胚胎的早期培养 精子与卵子在体外受精后 应将受精卵移入发育培养液发育培养液中继续培养 以检查受受 精状况和受精卵的发育能力精状况和受精卵的发育能力 培养液成分较复杂 除一些无机盐和有机盐外 还需添加维生素 维生素 激素 氨基酸 核苷酸激素 氨基酸 核苷酸等营养成分 以及血清血清等物质 当胚胎发育到适宜的阶段时 可将其取出 向受体移植或冷冻保存受体移植或冷冻保存 不同动物胚胎移植的时间不同 牛 羊一般要培育到桑椹胚或囊胚桑椹胚或囊胚阶段 才能进行移植 小鼠 家兔等实验动物可在更早的阶段更早的阶段移植 人的体外受精胚胎可在 8 168 16 个细个细 胞胞阶段移植 2 胚胎移植 1 胚胎移植是指将雌性动物的早期胚胎 或者通过体外受精及其它方式得到的胚胎 移植到同种的 同种的 生理状态相同的生理状态相同的其它雌性动物的体内 使之继续发育为新个体的技术 其中提供胚胎的个体称为 供体供体 接受胚胎的个体称为 受体受体 供体为优良优良品种 作为受体的雌性动物应为常见或常见或 存量大存量大的品种 地位 如转基因 核移植 或体外受精转基因 核移植 或体外受精等任何一项胚胎工程技术所生产的胚胎 都必须经过胚胎移植胚胎移植 技术技术才能获得后代 是胚胎工程的最后一道胚胎工程的最后一道 工序工序 实质 生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁育后代的过程 生产胚胎的供体和孕育胚胎的受体共同繁育后代的过程 2 意义 大大缩短了供体本身的繁殖周期 充分发挥充分发挥雌性优良个体的繁殖能力雌性优良个体的繁殖能力 3 生理学基础 动物发情排卵后 同种动物的供 受体生殖器官的生理变化是相同的生理变化是相同的 这就为供体的胚胎移入受 体提供了相同的生理环境相同的生理环境 早期胚胎在一定时间内处于游离游离状态 这就为胚胎的收集提供了可能胚胎的收集提供了可能 受体对移入子宫的外来胚胎不发生免疫排斥反应免疫排斥反应 这为胚胎在受体的存活提供了可能胚胎在受体的存活提供了可能 供体胚胎可与受体子宫建立正常的生理和组织生理和组织联系 但供体胚胎的遗传特性遗传特性在孕育过程中不受影响 4 基本程序主要包括 对供 受体的选择和处理 选择遗传特性和生产性能优秀的供体 有健康的体质和正常繁殖能力 的受体 供体和受体是同一物种 并用激素进行同期发情处理同期发情处理 用促性腺激素促性腺激素对供体母牛做超数超数 排卵排卵处理 配种或人工授精配种或人工授精 对胚胎的收集 检查 培养或保存对胚胎的收集 检查 培养或保存 配种或输精后第 7 天 用特制的冲卵装置 把供体母牛子宫内 的胚胎冲洗出来 也叫冲卵也叫冲卵 对胚胎进行质量质量检查 此时的胚胎应发育到桑椹或胚囊胚桑椹或胚囊胚阶段 直 接向受体移植或放入 196 196 的液氮的液氮中保存 对胚胎胚胎进行移植 移植后的检查 对受体母牛进行是否妊娠是否妊娠的检查 3 胚胎分割 1 概念 是指采用机械方法将早期胚胎早期胚胎切割 2 等份 4 等份等 经移植获得同卵双胎或多胎的技术 2 意义 来自同一胚胎的后代具有相同相同的遗传物质 属于无性无性繁殖 3 材料 发育良好 形态正常的发育良好 形态正常的桑椹胚或囊胚桑椹胚或囊胚 桑椹胚至囊胚的发育过程中 细胞开始分化 但 其全能性仍很高全能性仍很高 也可用于胚胎分割 4 操作过程 对囊胚阶段的胚胎分割时 要将内细胞团均等内细胞团均等分割 否则会影响分割后胚胎的恢复和分割后胚胎的恢复和 进一步发育进一步发育 拓展 拓展 1 1 试管动物技术中用到的技术手段有哪些 试管动物技术中用到的技术手段有哪些 体外受精 动物细胞培养 胚胎移植 2 2 转基因动物 体细胞核移植必需用到的两项技术是 转基因动物 体细胞核移植必需用到的两项技术是 动物细胞培养 胚胎移植 3 3 胚胎移植的胚胎 来源于 胚胎移植的胚胎 来源于 转基因技术 核移植技术 体外受精 体内受精 胚胎分割获得的胚胎 4 4 怎样保证供 受体的生理状态一致 怎样保证供 受体的生理状态一致 用孕激素对供 受体进行同期发情处理 5 5 冲卵是指冲出卵子吗 它与排卵有何区别 冲卵是指冲出卵子吗 它与排卵有何区别 冲卵 是把供体母牛子宫内的胚胎冲洗出来 排卵 是指卵子从卵泡中排出 未成熟 6 6 胚胎分割得到的个体基因型 性状是否完全相同 胚胎分割得到的个体基因型 性状是否完全相同 胚胎分割得到的个体基因型 遗传物质 完全相同 但个体性状并不完全相同 如在体重 毛色 斑纹等方面还存在差异 操作技术 获取营养 发育能力 6 6 7 7 胚胎分割胚胎分割 1 胚胎分割的工具 仪器分别是什么 分割针或分割刀 实体显微镜和显微操作仪 2 如何确定胚胎的性别 取样滋养层 做 DNA 分析性别鉴定 三 胚胎干细胞 三 胚胎干细胞 1 哺乳动物的胚胎干细胞简称 ES 或 EK 细胞 从早期胚胎或从原始性腺早期胚胎或从原始性腺中分离出来 2 具有胚胎细胞胚胎细胞的特性 在形态上表现为体积体积小 细胞核细胞核大 核仁核仁明显 在功能上 具有发育的全能发育的全能 性性 可分化为成年动物体内任何一种组织细胞 另外 在体外培养的条件下 可以增殖增殖而不发生 分化分化 可进行冷冻冷冻保存 也可进行遗传改造遗传改造 3 胚胎干细胞的主要用途是 可用于研究哺乳动物个体发生和发育规律 是在体外条件下研究细胞分化的理想材料 在培养液中加入分化诱导因子 如牛黄酸等化学物质 时 就可以诱导 ES 细胞 向不同类型的组织细胞分化 这为揭示细胞分化和细胞凋亡的机理提供 了有效的手 可以用于治疗人类的某些顽疾 如帕金森综合症 少年糖尿病等 利用可以被诱导分化形成新的组织细胞的特性 移植 ES 细胞可使坏死或退化的部位得以修复并 恢复正常功能 通过 ES 细胞体外诱导分化 定向培育出人造组织器官 用于器官移植 解决供体器官不足和器 官移植后免疫排斥的问题 专题四专题四 生物技术的安全性和伦理问题生物技术的安全性和伦理问题 1 对转基因生物的安全性的争论 1 转基因生物与食物安全 一方观点 反对 实质性等同 担心出现滞后效应 担心出现新过敏源 担心营养成分改变 动物蛋白基因转入农作物与宗教信仰 另一方观点 实质性等同 的评价是起点 不是终点 多环节 严谨性 安全性评价 发现过敏反应 立即销毁 至今未发现影响人健康 2 转基因生物与生物安全 一方观点 转基因植物扩散到种植区外 破坏了生态平衡后 成为杂草 转基因的外源基因可能与细菌 病毒杂交 威胁其它生物生存 外源基因转入杂草成为 超级杂草 另一方观点 转基因生物某性状到种植区外死亡 由于存在生殖隔离 很难杂交 花粉存活时间很短 3 转基因生物与环境安全 有可能打破物种界限 改变生态系统的能量流动和物质循环 造成二次污染或产生危害动 植物和人类的生物或产物 特别提示 影响 破坏 外来物种的入侵 生物多样性 生态系统的结构和功能 理性看待转基因技术 a 首先认识到转基因技术的应用前景是非常广阔的 以基因工程为代表的一大批生物技术成果 进 入人类的生产和生活 特别是在医药和农业生产上发挥了极大的作用 b 要正视转基因技术带来的安全性问题 切实认识到个别有害转基因生物的危害性 要趋利避害 c 完善相应的法令法规 利用法制手段确保转基因生物的安全性 d 增强科学家的法制意识 提高科学家的研究道德水平 2 克隆人 试管婴儿 基因检测比较 生物技术名称利弊 克隆人是一项科学研究 是科学违反人类伦理道德 胚胎着床率低 流产率高 胎儿畸形率高 出生后死亡率高 设计试管婴儿解决夫妇的生育问题把婴儿当作人体零配件工厂 对生命不尊